Site Loader

Содержание

Физика для лириков и не только

Магнетизм. Сила Ампера. Сила Лоренца

1. С какой силой действует однородное магнитное поле индукцией 2,5 Тл на проводник длиной 50 см, расположенный под углом 300 к вектору индукции, при силе тока в проводнике 0,5 А?

А. 31,25 Н                   Б. 54,38 Н                    В.0,55 Н                      Г. 0,3125 Н

2. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если электрический ток в них течет в противоположных направлениях?

А.сила взаимодействия равна нулю               Б.проводники притягиваются

В.проводники отталкиваются                         Г. они поворачиваются в одном направлении

3. Прямолинейный проводник длиной 20 см, по которому течет ток 2 А, находится в магнитном поле с индукцией 0,6 Тл и расположен параллельно вектору В.

Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

4.Нейтрон влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции. Как будет направлена сила, действующая на нейтрон со стороны поля

А.вдоль силовых линий поля                         Б. навстречу силовым линиям поля

В.перпендикулярно силовым линия поля       Г. сила равна нулю

5.Нейтрон и электрон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции на расстоянии L друг от друга с одинаковыми скоростями.. Отношение модулей сил, действующих на них со стороны поля в этот момент времени:

А.равно 0                    Б. равно 1                    В.больше 1                  Г. меньше 1, но не равно нулю

                                                                           Электромагнитная индукция

6. Один раз полосовой магнит падает сквозь неподвижное металлическое кольцо южным полюсом, а второй раз – северным полюсом. Ток в кольце

А.возникает в обоих случаях              Б. не возникает ни в одном случае

В. возникает только в 1 случае           Г.возникает только во 2 случае

7.Один раз металлическое кольцо падает на стоящий вертикально полосовой магнит так, что надевается на него, второй раз так, что пролетает мимо него. Плоскость кольца в обоих случаях горизонтальна. Ток в кольце

А.возникает в обоих случаях              Б. не возникает ни в одном случае

В. возникает только в 1 случае           Г.возникает только во 2 случае

8. Поток магнитной индукции через рамку, площадь которой равна 0,02 м2, а плоскость расположена под углом 60

0 к вектору магнитной индукции В, при В = 0,05 Тл, равен

А. 0,87 мВб                Б. 0,5 Вб                    В. 1,25 Вб                  Г. 2,2 мВб

9.При увеличении в 2 раза индукции однородного магнитного поля и площади неподвижной рамки поток вектора индукции

А. не изменится        Б. увеличится в 2 р.              В. увеличится в 4 р.      Г. уменьшится в 4 р.

 

10. В основе работы электрогенератора лежит

А. действие магнитного поля на проводник               Б. явление электромагнитной индукции

В. явление самоиндукции                                          Г. действие электрического поля на заряд

11. В основе работы электродвигателя лежит

А. действие магнитного поля на проводник               Б. электростатическое взаимодействие зарядов

В. явление самоиндукции                                          Г. действие электрического поля на заряд

 

12.Основное назначение генератора заключается в преобразовании

А. механической энергии в электрическую                Б. электрической энергии в механическую

В. различных видов энергии в механическую            Г. механическую энергию в другие виды

 

                                                                            Колебательный контур

13. Чему равен максимальный ток, протекающий в КК, если энергия колебаний равна 5 Дж, а индуктивность контура 0,1 Гн.

14.В идеальном КК емкость конденсатора 2 мкФ, амплитуда напряжения на нем 10 В. Чему равна максимальная энергия магнитного поля в таком контур

                                                                            Электромагнитные волны

15. На рис приведён график зависимости колебаний силы тока от времени в КК. Период колебаний энергии магнитного поля катушки равен

А.0,5 мкс          Б.1 мкс                       В.2 мкс           Г.4 мкс

16. Радиостанция работает на частоте 60 МГц. Определить длину электромагнитных волн, излучаемых антенной радиостанции

17.  При распространении электромагнитной волны в вакууме

    А. происходит только перенос энергии          

    Б. происходит только перенос импульса

    В. происходит перенос и энергии, и импульса

    Г. не происходит перенос ни энергии, ни импульса

18. При прохождении электромагнитных волн в воздухе происходят колебания

А.молекул воздуха                                       Б.плотности воздуха                                  

В. концентрации кислорода                        Г.напряжённости электрического и индукции магнитного полей

19. Известно, что при раздвигании пластин конденсатора в КК происходит излучение электромагнитных волн. В ходе излучения амплитудное значение напряжения на конденсаторе

А.возрастает       Б.не изменяется             В.убывает     

Г.Ответ зависит от начального заряда на конденсаторе

                                                                                Оптика

20.Угол падения луча на плоское зеркало уменьшили на 60. При этом угол между падающим и отраженным от зеркала лучами

А.увеличился на 120                        Б. увеличился на 60             

В.уменьшился на 120                       Г. уменьшился на 60

21.Если расстояние от плоского зеркала до предмета  равно 10 см, то расстояние от этого предмета до его изображения в зеркале равно

А. 5 см                       Б. 10 см                      В. 20 см                     Г.30 см

                                                                              Часть В           

На какую волну надо настроить радиоприемник, чтобы слушать радиостанцию, которая вещает на частоте 101,7 МГц?

                                                                              Часть С

1.В горизонтальном магнитном поле индукцией 49 мТл на двух вертикальных нитях висит проводник длиной 20 см и массой 5 г. Какой ток надо пропустить по проводнику, чтобы нить разорвалась? Нить выдерживает максимальное напряжение 39,2 мН.

2.Прямолинейный проводник массой 2 кг и длиной 50 см помещён в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Индукция поля 15 Тл. Какой силы ток должен проходить по нему, чтобы он висел, не падая?

3.

Частица массой 1 мг и зарядом 100 мкКл влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1,57 Тл перпендикулярно силовым линиям поля. Сколько оборотов за 1с сделает частица?

 

 


Тест по теме «Магнитное поле тока» на Сёзнайке.ру

1. Магнитных зарядов в природе …

2. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика, которое гласит …

3. Формула силы Лоренца …

4. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие.

5. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь …

6. Магнитная индукция обозначается буквой …

7. Магнитная индукция величина …

8. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют …

9. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается …

10. Магнитная индукция измеряется в …

11. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются . ..

12. Направление силы Ампера определяется по правилу … руки. Оно читается …

13. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от…

14. Формула силы Ампера …

15. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике …

Варианты ответов

1. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки

2. … теслах (Тл)

3. … В

4. … линиями магнитной индукции

5. … меняется направление скорости частицы

6. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу

7. …не существует

8. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника

9. … силой Лоренца

10. … Лоренцом и носит его имя

11. … магнитная индукция

12. … вихревым

13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции

14. … F= B I l sin(a)

15. …ориентирующее

16. … магнитными

17. … F= g v B sin(a)

18. … происходит циркуляция электрических токов

19. … идет переменный ток

20. … векторная

Ответы: 

? 7?13?17?15? 5? 3?20?12? 6? 2? 4? 8? 1?14?19 | 13?10?21? 5?22? 7? 8?12?18?16?11?17? 9?24? 3

Магнитное поле. Сила Ампера. Сила Лоренца

Магнитное поле.
Сила Ампера.
Сила Лоренца.
ТЕСТ
1. Параллельные проводники, в которых
направление электрического тока одинаково, …
• А. … притягиваются друг к другу.
• Б. … отталкиваются друг от друга.
• В. … разворачиваются друг относительно друга на 90°.
• Г. … разворачиваются друг относительно друга на 180°.
2. На проводник с током, со стороны
магнитного поля действует …
• А. … сила Лоренца.
• Б. … сила Архимеда.
• В. … сила Ампера.
• Г. … сила Кулона.
3. Изолированный провод намотали на
железный стержень и пропустили по проводу
ток. Это устройство можно использовать как …
• А. … электродвигатель.
Б. … реостат.
В. … электромагнит.
Г. … электромагнитное реле
4. Параллельные проводники, электрические
токи в которых направлены противоположно, …
• А. … разворачиваются друг относительно друга на 90°.
• Б. … разворачиваются друг относительно друга на 45°.
• В. … отталкиваются друг от друга.
• Г. … притягиваются друг к другу.
5. Какая из формул является записью силы
Лоренца?
• А. F = BI lsinα
• Б. F = Вqʋsinα
• В. F = BqVsinα
• Г. F = BI Lsinα
6. Нейтрон движется в однородном магнитном
поле (рис.). Как будет двигаться нейтрон
дальше?
• А. Прямолинейно равномерно.
• Б. По дуге окружности к нам.
• В. По параболе вверх.
• Г. По дуге окружности вниз.
7. Укажите направление магнитного поля в
центре проволочного кольца, по которому идёт
ток I (рис.).
• А. Вверх.
• Б. К нам.
• В. От нас.
• Г. Влево.
8. Электрон влетает в область однородного
магнитного поля (рис.). В каком направлении
искривляется траектория электрона?
• А. Вверх.
• Б. К нам.
• В. От нас.
• Г. Влево.
9. В однородное магнитное поле, линии
индукции которого направлены на нас,
поместили проводник с током. Определите
направление действующей на
проводник силы
А. от нас
Б. вправо
В. вверх
Г. вниз
Д. влево
10. В однородном магнитном поле движется
электрон. В некоторый момент скорость
электрона направлена горизонтально (рис.).
Как электрон движется дальше?
• А. По дуге окружности от нас.
• Б. По дуге окружности вверх.
• В. По дуге окружности к нам.
• Г. По параболе вниз.
11. В пространство между полюсами
постоянного магнита помещен прямой
проводник, по которому идет ток от нас.
Определите направление силы Ампера,
действующей на проводник
А. вниз
Б. вправо
В. вверх
Г. влево
Д. от нас
12. Протон движется в однородном магнитном
поле (рис.). Как будет двигаться протон
дальше?
• А. Прямолинейно равномерно.
• Б. По дуге окружности к нам.
• В. По параболе вверх.
• Г. По дуге окружности вниз.
13. Вектор однородного магнитного поля
направлен к нам. Определить направление
силы Ампера, действующей на проводник 1 — 4
А. вниз
Б. вправо
В. вверх
Г. влево
Д. от нас
14. Нейтрон движется в однородном
магнитном поле (рис.). Как будет двигаться
нейтрон дальше?
• А. Прямолинейно равномерно.
• Б. По дуге окружности к нам.
• В. По параболе вверх.
• Г. По дуге окружности вниз.
15. Магнитную стрелку поднесли к катушке, по
которой течёт ток (рис.). Стрелка развернётся …
• А. … южным полюсом к нам.
• Б. … северным полюсом к катушке.
• В. … северным полюсом к нам.
• Г. … южным полюсом к катушке.
ЗАДАЧА 1:
• Какова индукция магнитного поля, если оно действует с силой 50
мН на каждые 5 см длины проводника при силе тока в нем 1 А?
Вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению тока
в проводнике.
ЗАДАЧА 2:
Протон движется со скоростью 2·104 м/с в однородном магнитном
поле с индукцией 2 Тл перпендикулярно линиям индукции. С какой
силой поле действует на протон?

Тест по теме «Магнитное поле тока». 1. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу называют … 2. Сила

Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь … 3. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются . .. 4. Если магнитная стрелка, поднесенная к проводнику вдруг поворачивается на своей оси, это означает, что в проводнике … 5. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника с током в магнитном поле, был установлен … 6. Магнитная индукция величина … 7. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике … 8. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие. 9. Формула силы Ампера … 10. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от… 11. Сила, изменяющая траекторию движения заряженной частицы в магнитном поле, была изучена … 12. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют … 13. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается … 14. Магнитная индукция обозначается буквой … 15. Величина, характеризующая магнитное поле, называется … Варианты ответов 1. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу 2. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки 3. … линиями магнитной индукции 4. … силой Ампера 5. … идет постоянный ток 6. … происходит циркуляция электрических токов 7. … меняется направление скорости частицы 8. …не существует 9. … Ампером и носит его имя 10. … идет переменный ток 11. …ориентирующее 12. … В 13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции 14. … вихревым 15. … F= B I l sin(a) 16. … магнитная индукция 17. … F= g v B sin(a) 18. … силой Лоренца 19. … векторная 20. … Лоренцом и носит его имя

Тест по теме «Магнитное поле тока».

1. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу называют …

2. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь …

3. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются . ..

4. Если магнитная стрелка, поднесенная к проводнику вдруг поворачивается на своей оси, это означает, что в проводнике …
5. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника с током в магнитном поле, был установлен …

6. Магнитная индукция величина …

7. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике …

8. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие.

9. Формула силы Ампера …

10. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от…

11. Сила, изменяющая траекторию движения заряженной частицы в магнитном поле, была изучена …

12. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют …

13. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается …

14. Магнитная индукция обозначается буквой …

15. Величина, характеризующая магнитное поле, называется …

Варианты ответов
1. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу

2. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки

3. … линиями магнитной индукции

4. … силой Ампера

5. … идет постоянный ток

6. … происходит циркуляция электрических токов

7. … меняется направление скорости частицы

8. …не существует

9. … Ампером и носит его имя

10. … идет переменный ток

11. …ориентирующее

12. … В

13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции

14. … вихревым

15. … F= B I l sin(a)

16. … магнитная индукция

17. … F= g v B sin(a)

18. … силой Лоренца

19. … векторная

20. … Лоренцом и носит его имя

Тест по теме «Магнитное поле тока».

1. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу называют …

2. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь . ..

3. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются …

4. Если магнитная стрелка, поднесенная к проводнику вдруг поворачивается на своей оси, это означает, что в проводнике …
5. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника с током в магнитном поле, был установлен …

6. Магнитная индукция величина …

7. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике …

8. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие.

9. Формула силы Ампера …

10. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от…

11. Сила, изменяющая траекторию движения заряженной частицы в магнитном поле, была изучена …

12. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют …

13. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается …

14. Магнитная индукция обозначается буквой . ..

15. Величина, характеризующая магнитное поле, называется …

Варианты ответов
1. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу

2. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки

3. … линиями магнитной индукции

4. … силой Ампера

5. … идет постоянный ток

6. … происходит циркуляция электрических токов

7. … меняется направление скорости частицы

8. …не существует

9. … Ампером и носит его имя

10. … идет переменный ток

11. …ориентирующее

12. … В

13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции

14. … вихревым

15. … F= B I l sin(a)

16. … магнитная индукция

17. … F= g v B sin(a)

18. … силой Лоренца

19. … векторная

20. … Лоренцом и носит его имя

сил Ампера и Лоренца | Ученый-семантик

О различии законов силы Лоренца и Ампера в магнитостатике

  • П. Корниль
  • Физика

  • 1989

магнитостатика для взаимодействующих частиц: а именно законы сил Ампера и Лоренца. Он показывает, что эти два… Раскрыть

  • 12

Сохранить

Предупредить

Экспериментальное исследование необычного индукционного эффекта и его интерпретация как необходимое следствие веберовской электродинамики

  • S.Kühn
  • Physics

    Journal of Electrical Engineering

  • 2021

Аннотация Магнитная составляющая силы Лоренца действует исключительно перпендикулярно направлению движения пробного заряда, тогда как электрическая составляющая не зависит от скорости the… Expand

  • PDF

Сохранить

Alert

Экспериментальное исследование необычного индукционного эффекта и его интерпретация как необходимое следствие веберовской электродинамики

  • S. Kühn
  • Физика

  • 2021

Магнитная сила действует исключительно перпендикулярно направлению движения пробного заряда, тогда как электрическая сила не зависит от скорости заряда. Эта статья обеспечивает … Развернуть

  • PDF

  • PDF

  • Просмотр 3 выдержки, циты
  • , методы и фон

Экономия

Alert

Equivalence Ampere и Biot-Savart Force Force в магнитостатике

  • C .Christodoulides
  • Физика

  • 1987

Эквивалентность законов силы Ампера и Био-Савара в магнитостатике исследуется путем рассмотрения разницы в силах, предсказываемых этими двумя законами. Условия, под которыми эта сила … Развернуть

  • 240016

  • 2400019

  • 24 0004

  • 3
    • Просмотр 2 выдержки, Cites Methods и Фон

    Экономия

    Alert

    Закон Ampère Оказался не совместимым с законодательством Сила ГрассМана

    • J . О. Джонсон
    • Физика

    • 2012

    Часто предпринимались попытки установить связи между различными подходами в электромагнетизме. Такие имена, как Ампер, Кулон, Лоренц, Грассманн, Максвелл и др. Все связаны с усилиями на … Развернуть

    • 5

    • PDF

    • PDF

      • 3
        • Вид 2 выдержки, циты результаты и фона

        Экономия

        Alert

        в формах законодательства Force для текущих элементов

        • Дж.Strnad
        • 40006

        • 1

        • 1

          4

          4

          Alert

          Alert

          Сравнение между законом Ампера, Закон Кулонов и законом Лоренца

          • JO JONSON
          • Физика

          • 2010

          В этой статье описывается, как закон силы Ампера использовался для объяснения экспериментальных результатов экспериментов на мосту Ампера. Подробный вывод, основанный на статье Уэсли, находится в стадии разработки… Expand

          • 2

          Сохранить

          Предупреждение

          Электродинамика Вебера, часть I.общая теория, эффекты постоянного тока

          • Дж. Уэсли
          • Физика

          • 1990

          Первоначальная теория веберовского действия на расстоянии, верная для медленно меняющихся эффектов, распространена на поля с запаздыванием во времени, верная для быстро меняющихся воздействие, в том числе радиационное. Новый закон силы… Раскрыть

          • 29

          Сохранить

          Оповещение

          Расширенное использование закона Кулона в отношении установленных законов электромагнетизма

            Дж.О. Джонсон

          • Физика

          • 2016

          Исторически предполагалось, что применимость в основном электростатического закона Кулона ограничивается чистой электростатикой. Как только электрические заряды были изучены в движении, новые наборы законов … Развернуть

          • PDF

          • PDF

            • Физика

            • 1989

            Мы предлагаем постулат, что результирующая сила, действующая на любое тело, равна нулю.С помощью этого постулата и с помощью закона силы тяготения Вебера мы получаем уравнения движения и заключаем, что все… Expand

            • 49

            Save

            Alert

            Сила Ампера, сила Лоренца.

            Задание №13 ЕГЭ по физике проверяет знания по теме «Электромагнетизм». В задачах этого типа необходимо решать задачи, связанные с электрическим или магнитным полем.

            Теория к заданию №13 ЕГЭ по физике

            Электрический заряд

            Величина, определяющая силу электромагнитного воздействия и связывающая его силу с расстоянием между действующими друг на друга телами, называется электростатическим зарядом, который характеризует способность тела — носителя заряда — создавать вокруг себя электромагнитное поле, а также испытать влияние внешних полей.

            Заряды разного знака. По международной системе заряд электрона считается отрицательным, а заряд, притягивающий этот заряд, положительным.

            Напряжённость электростатического поля — векторная величина, направленная от положительного заряда к отрицательному. Это силовая характеристика электрического поля.

            Закон Ампера

            Закон Ампера говорит о взаимодействии токов: в параллельных проводниках токи, текущие в разных направлениях, отталкиваются друг от друга.Если токи направлены в одном направлении, проводники притягиваются.

            Разбор типовых вариантов заданий №13 ЕГЭ по физике

            Демо-версия 2018 г.

            Отрицательный заряд -q находится в поле двух стационарных зарядов: положительного + Q и отрицательного -Q (см. рисунок). Куда направлено относительно фигуры (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда -q в данный момент времени, если на него действуют только заряды + Q и -Q ? Запишите ответ словом (словами).

            Алгоритм решения:
            1. Разбираем рисунок, приложенный к задаче.
            2. Делаем вывод о направлении взаимодействия зарядов.
            3. Определить направление ускорения.
            4. Записываем ответ.
            Решение:

            1. Из 2-го з-на Ньютона следует, что направление ускорения физического тела в любом случае совпадает с направлением вектора равнодействующей силы.Следовательно, узнав направление равнодействующей силы, мы получим ответ на вопрос задачи.

            На рисунке показаны три заряда, причем вверху (1) и внизу (2) заряды разного знака, а слева одноименный с верхним заряд:

            2. Результирующие силы будут равны: 𝐹⃗ = 𝐹⃗ 1 + 𝐹⃗ 2, где векторы F 1 и F 2 — силы, действующие на заряд q со стороны зарядов 1 и 2 соответственно.

            Известно, что заряды одного знака отталкиваются, а заряды противоположного знака притягиваются.Изображаем силы взаимодействия между зарядами:

            3. Векторная сумма сил F1 F2 находится по правилу параллелограмма. Следует иметь в виду, что величины сил (длины векторов) будут одинаковыми, так как заряды –Q и +Q равны по величине. Это означает, что векторы направлены симметрично относительно вертикальной оси, как бы зеркально. А равнодействующая их, следовательно, направлена ​​вертикально вниз, т.е. вдоль оси симметрии.

            Ответ: вниз

            Первый вариант задания (Демидова, №1)

            Точечные заряды +q, -2q и +q (q > 0) расположены в трех вершинах ромба. Куда направлена ​​кулоновская сила F относительно фигуры (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю), действующая на точечный отрицательный заряд -Q, помещенный в центр этого ромба (см. рисунок)? Запишите ответ словом (словами).

            Алгоритм решения:
            1. Разбираем рисунок, прикрепленный к заданию.Определить силы, действующие на заряд –Q .
            2. Изображаем силы и находим равнодействующую.
            3. Записываем ответ.
            Решение:

            1. На рисунке показано, какие заряды имеют одинаковые знаки, а какие разные. Слева и справа от заряда –Q расположены положительные заряды (+q) , которые притягивают заряды –Q, и с равной силой. А вверху — одноименный заряд с размещенным в центре ромбом.Этот заряд отталкивает –Q .

            2. Изобразим все силы, действующие на заряд:

            Так как модули зарядов + q одинаковы, то силы двух зарядов, расположенных на горизонтальной линии (взаимодействие –Q с + q), равны друг другу, но противоположны по направлению. Это означает, что равнодействующая этих двух сил равна 0. Отсюда следует, что равнодействующая всех сил совпадает с направлением третьей силы – сил взаимодействия –Q и –2q.Это направление вертикально вниз, т.е. по вертикали меньшей диагонали ромба.

            Ответ: вниз

            Второй вариант задания (Демидова, №7)

            Точечные заряды -2q, +q > 0 и -2q расположены в вершинах равнобедренного треугольника (см. рисунок). Куда направлен вектор напряженности результирующего электростатического поля в точке О пересечения медиан треугольника относительно фигуры (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю)?

            Алгоритм решения:
            1. Рассмотрите картинку, прикрепленную к заданию,
            2. Делаем вывод о направлении векторов напряжения, создаваемого каждым зарядом в точке О.
            3. Определить, куда направлена ​​суперпозиция напряжений.
            4. Записываем ответ.
            Решение:

            1. Треугольник, изображенный на рисунке, равнобедренный. О — точка, равноудаленная от вершин основания, так как это пересечение медиан. Равные заряды -2q размещены на вершинах основания.

            2. Вектор натяжения имеет начало на положительном заряде и направлен в сторону отрицательного (красные стрелки):

            Так как заряды –2q одинаковы по величине, то и величина векторов E одинакова.Это означает, что их результирующая (синяя стрелка) равноудалена от каждой из них, т.е. будет иметь направление вправо по срединной линии, проведенной к основанию, а это направление вправо по горизонтали.

            Ответ : вправо

            Третий вариант задания (Демидова, №25)

            Как направлена ​​сила Ампера (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю), действующая на проводник № 3 со стороны двух других (см. рисунок)? Все проводники прямые, тонкие, длинные, лежат в одной плоскости и параллельно друг другу. Сила тока I во всех проводниках одинакова. Запишите ответ одним словом (словами). Третий вариант задания (Демидова, №25)

            Алгоритм решения:
            1. Разбираем схему направления токов в проводниках.
            2. Ищем направление силы Ампера, действующей на проводник №3.
            3. Аналогично ищем направление силы со стороны 1-го проводника.
            4. Определить результирующее направление.
            5. Записываем ответ.
            Решение:

            1. Из З-на Ампера следует, что тонкие параллельные проводники с постоянным током, движущимся в одном направлении, притягиваются, а с током, движущимся в противоположном направлении, отталкиваются. Это означает, что проводники №2 и №3 притягиваются, а проводники №1 и №3 отталкиваются.

            2. Так как проводники параллельны друг другу и расположены горизонтально, то силы притяжения проводников направлены вертикально (т.е. перпендикулярно).При этом сила притяжения проводника №3 к проводнику №2 направлена ​​вертикально вверх (красная стрелка), а сила отталкивания проводника №3 от проводника №1 направлена ​​вертикально вниз (синяя стрелка) .

            3. Но так как проводник №2 ближе к 3-му, чем №1, то при одинаковых силах токов воздействие от 2-го проводника будет сильнее, т.е. сила притяжения будет больше силы отталкивания . Следовательно, равнодействующая направлена ​​вертикально вверх.

            Видеоруководство 2: задачи по закону Ампера

            Лекция: Сила Ампера, ее направление и величина

            Существенным отличием от электрического поля, где сила взаимодействия зависит только от величины заряда и расстояния между ними, является наличие в магнитном поле ряда факторов, а также нескольких сил, действующих на проводник с током и частицами в магнитном поле.

            Одна из этих сил равна ампер сила …Эта сила действует на любой проводник, по которому течет ток. Вокруг всех частиц, имеющих направленное движение, действуют силы, вследствие чего на весь проводник действует определенная сила.

            Чтобы определить направление этой силы, используйте правило левой руки . :

            Положите проводник мысленно на левую руку так, чтобы направление тока, идущего по нему, совпадало с направлением четырех пальцев. Линии магнитного поля должны мысленно войти внутрь ладони.В этом случае направление силы Ампера совпадет с большим пальцем.

            Чтобы определить величину силы Ампера, используйте следующую формулу :



            Можно сделать вывод, что сила зависит не только от величины магнитной индукции и тока, но и от размера и расположения проводника относительно силовых линий магнитного поля.

            Пара проводников с током

            Следует отметить, что проводники, по которым течет ток, действуют как магниты.Поэтому логично было бы предположить, что два таких проводника будут каким-то образом взаимодействовать:

            Если ток течет по проводникам в одну сторону, то проводники притягиваются, если в разные стороны, то отталкиваются.


            За это задание можно получить 1 балл на ЕГЭ в 2020 году

            Задание 13 ЕГЭ по физике посвящено всем процессам, в которых участвуют электрические и магнитные поля. Это один из самых широких вопросов с точки зрения количества изучаемых тем.Так, школьнику может встретиться тема «Закон Кулона, напряженность и потенциал электрического поля», и он найдет разность потенциалов между точками поля, силу взаимодействия между телами или напряжение, приложенное к концам проводник.

            Тема 13 ЕГЭ по физике также может относиться к магнитному потоку и подразумевать вычисление модуля вектора индукции магнитного поля или его направления. Часть вопросов посвящена вычислению силы Ампера и силы Лоренца.

            Задание №13 ЕГЭ по физике подразумевает краткий ответ на ваш вопрос. При этом часть вариантов требует записи числового значения значения (округленного до нужных дробей, если ответ представляет собой десятичную дробь), а в части учащемуся предстоит выбрать один из четырех предложенных вариантов ответа, который он считает правильным. Поскольку время на прохождение всего теста ограничено определенным количеством минут, долго останавливаться на тринадцатом вопросе не стоит. Если сложно, то лучше оставить его на самый конец экзаменационного времени.

            Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции В которого направлен вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена ​​сила Ампера на проводнике 1-2?

            Электрическая цепь, состоящая из четырех прямых горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху).Как направлена ​​сила Ампера, вызванная этим полем, действующая на проводник 2-3, относительно чертежа (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя)? Запишите ответ словом (словами).

            Прямой проводник длиной l = 0,1 м, по которому течет ток I = 2 А, расположен в однородном магнитном поле под углом 90° к вектору В. Чему равен модуль индукции магнитное поле В, если сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0. 2 Н?

            4. В однородном магнитном поле прямой горизонтальный проводник массой 0,2 кг скользит без трения по вертикальным направляющим, по которым течет ток силой 2 А. Вектор магнитной индукции направлен горизонтально перпендикулярно проводнику (см. рисунок), В = 2 Тл. Какова длина проводника, если известно, что ускорение проводника направлено вниз и равно 2 м/с2 ?

            Прямой проводник, по которому течет ток силой 3 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.4 Тл под углом 30° к вектору В. Модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля, равен 0,3 Н. Какой длины проводник?

            Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,085 Тл со скоростью 4,6·107 м/с, направленные перпендикулярно линиям индукции поля. Определить радиус окружности, по которой движется электрон.

            Электрон движется в однородном магнитном поле в вакууме перпендикулярно линиям индукции по окружности радиусом 1 см.Определить скорость электрона, если магнитная индукция поля равна 0,2 Тл.

            В заштрихованной области рисунка перпендикулярно плоскости рисунка действует однородное магнитное поле, B = 0,1 Тл. Проволочная квадратная рамка с сопротивление R = 10 Ом и сторона l = 10 см перемещаются в плоскости фигуры поступательно со скоростью v = 1 м/с. Чему равен индукционный ток в корпусе в состоянии 1?

            Прямой проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом к ​​вектору индукции.Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А? (Ответ в ньютонах.)

            2. Прямой проводник длиной 0,5 м, по которому протекает ток силой 6 А, находится в однородном магнитном поле. Величина вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом к вектору В … Какая сила действует на проводник со стороны магнитного поля? (Ответ в ньютонах.)

            3. При силе тока в проводнике 20 А на отрезок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле действует сила Ампера 12 Н. Вектор магнитной индукции направлен под углом 37° к проводнику. Определить модуль индукции магнитного поля. Выразите ответ в теслах и округлите до ближайшего целого числа.

            4. Дан участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом к ​​проводнику.Какая сила Ампера действует на этот участок? (Ответ в ньютонах.)

            5. Проводник с током длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией Причем направление магнитного поля составляет 30° с направлением тока. Какая сила со стороны магнитного поля действует на проводник? (Ответ в ньютонах.)

            6. Два длинных прямых провода, по которым течет постоянный электрический ток, параллельны друг другу. В таблице представлена ​​зависимость модуля силы F магнитного взаимодействия этих проводов от расстояния r между ними.

            Чему будет равен модуль силы магнитного взаимодействия между этими проводами, если расстояние между ними сделать равным 6 м, не изменяя силы токов, протекающих в проводах? (Ответ дайте в мкН. )

            8. Прямой проводник длиной 50 см движется равномерно поступательно в однородном постоянном магнитном поле, направление которого совпадает с направлением вертикальной оси Y (на рисунке эта ось направлена ​​«на нас»).Скорость проводника перпендикулярна ему и составляет угол 30° с горизонтальной осью X , как показано на рисунке. Разность потенциалов между концами проводника 25 мВ, модуль магнитного поля 0,1 Тл. Определите модуль скорости движения этого проводника. (Ответ в метрах в секунду.)

            Примечание

            9. Прямой проводник длиной 25 см движется равномерно поступательно в однородном постоянном магнитном поле, направление которого совпадает с направлением вертикальной оси Y (на рисунке эта ось направлена ​​«на нас»).Скорость проводника 1 м/с, направлена ​​перпендикулярно проводнику и составляет с горизонтальной осью X угол 60°, как показано на рисунке. Разность потенциалов между концами проводника 75 мВ. Определить модуль индукции магнитного поля. (Ответ в теслах.)

            Примечание : вектор скорости лежит в плоскости рисунка.

            10.

            Как сила Ампера, действующая на проводник 1 со стороны проводника 2 (см. рисунок) направлена ​​относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя), если проводники тонкие , длинные, прямые, параллельные друг другу? ( I — сила тока.) Запишите ответ одним словом (словами).

            сила Лоренца вики | TheReaderWiki

            Сила Лоренца, действующая на быстро движущиеся заряженные частицы в пузырьковой камере. Траектории положительных и отрицательных зарядов изгибаются в противоположных направлениях.

            В физике (особенно в электромагнетизме) сила Лоренца (или электромагнитная сила ) представляет собой комбинацию электрической и магнитной сил на точечный заряд из-за электромагнитных полей. Частица с зарядом q, движущаяся со скоростью 90 286 v 90 287 в электрическом поле 90 286 E 90 287 и магнитном поле 90 286 B 90 287, испытывает силу 90 003 90 580. . [3] Хендрик Лоренц пришел к полному выводу в 1895 году, [4] определив вклад электрической силы через несколько лет после того, как Оливер Хевисайд правильно определил вклад магнитной силы. [5]

            Закон силы Лоренца как определение E и B

            Траектория частицы с положительным или отрицательным зарядом q под действием магнитного поля B , направленного перпендикулярно экрану.

            Пучок электронов движется по кругу, благодаря наличию магнитного поля. Фиолетовый свет, показывающий путь электрона в этой трубке Телтрона, создается электронами, сталкивающимися с молекулами газа.

            Во многих трактовках классического электромагнетизма в учебниках закон силы Лоренца используется как определение электрических и магнитных полей E и B . [6] [7] [8] В частности, сила Лоренца понимается как следующее эмпирическое утверждение:

            Электромагнитная сила F , действующая на пробный заряд в данный момент и время, является некоторой функцией его заряда q и скорости v , которая может быть параметризована ровно двумя векторами E и B , в функциональная форма :

            Ф знак равно д ( Е + в × Б ) {\ displaystyle \ mathbf {F} = q (\ mathbf {E} + \ mathbf {v} \ times \ mathbf {B})}

            Это верно даже для частиц, приближающихся к скорости света (то есть величина v , | v | ≈ c ). [9] Таким образом, два векторных поля E и B определяются в пространстве и времени и называются «электрическим полем» и «магнитным полем». Поля определяются повсюду в пространстве и времени в зависимости от того, какую силу будет воспринимать пробный заряд, независимо от того, присутствует ли заряд, испытывающий эту силу.

            Как определение E и B , сила Лоренца является только определением в принципе, потому что реальная частица (в отличие от гипотетического «пробного заряда» с бесконечно малой массой и зарядом) будет генерировать свои собственные конечные E и B поля, которые могут изменить электромагнитную силу, с которой он сталкивается. [ citation required ] Кроме того, если заряд испытывает ускорение, как если бы он был вынужден двигаться по кривой траектории, он испускает излучение, которое приводит к потере кинетической энергии. См., например, тормозное излучение и синхротронный свет. Эти эффекты возникают как за счет прямого воздействия (называемого силой реакции излучения), так и косвенного (за счет воздействия на движение близлежащих зарядов и токов).

            Уравнение

            Заряженная частица

            Сила F , действующая на частицу электрического заряда q с мгновенной скоростью v , обусловленная внешним электрическим полем E и магнитным полем B , определяется формулой (в единицах СИ [1] ) : [10]

            где × векторное векторное произведение (все величины, выделенные жирным шрифтом, являются векторами).В декартовых компонентах имеем:

            В общем случае электрические и магнитные поля являются функциями положения и времени. Поэтому в явном виде сила Лоренца может быть записана как:

            , где r — вектор положения заряженной частицы, t — время, а точка — производная по времени.

            Положительно заряженная частица будет ускоряться в той же линейной ориентации , что и поле E , но будет искривляться перпендикулярно как вектору мгновенной скорости v , так и полю B в соответствии с правилом правой руки ( в частности, если пальцы правой руки вытянуть, чтобы указать в направлении v , а затем согнуть, чтобы указать в направлении B , то вытянутый большой палец будет указывать в направлении F ).

            Термин q E называется электрической силой , а термин q ( v × B ) называется магнитной силой . [11] Согласно некоторым определениям, термин «сила Лоренца» относится конкретно к формуле для магнитной силы, [12] с общей электромагнитной силой (включая электрическую силу) с учетом некоторых других (нестандартных) имя. Эта статья будет , а не следовать этой номенклатуре: В дальнейшем термин «сила Лоренца» будет относиться к выражению полной силы.

            Магнитная составляющая силы Лоренца проявляется как сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. В этом контексте ее также называют силой Лапласа.

            Сила Лоренца — это сила, действующая со стороны электромагнитного поля на заряженную частицу, то есть скорость, с которой линейный импульс передается от электромагнитного поля к частице. С ним связана мощность, которая представляет собой скорость, с которой энергия передается от электромагнитного поля к частице.Эта мощность

            Непрерывное распределение заряда

            Для непрерывного распределения заряда в движении уравнение силы Лоренца принимает вид:

            где г Ф {\ Displaystyle \ mathrm {d} \ mathbf {F}} сила, действующая на небольшой участок распределения заряда с зарядом г д {\ Displaystyle \ mathrm {д} д} . Если обе части этого уравнения разделить на объем этого маленького кусочка распределения заряда г В {\ Displaystyle \ mathrm {д} В} , результат:

            Полная сила представляет собой объемный интеграл по распределению заряда:

            Путем исключения р {\ Displaystyle \ ро} а также Дж {\ Displaystyle \ mathbf {J}} , используя уравнения Максвелла и манипулируя с помощью теорем векторного исчисления, эту форму уравнения можно использовать для получения тензора напряжений Максвелла о {\ Displaystyle {\boldsymbol {\сигма}}} , в свою очередь, это можно комбинировать с вектором Пойнтинга С {\ Displaystyle \ mathbf {S}} для получения тензора энергии-импульса электромагнитного поля T , используемого в общей теории относительности. [13]

            В пересчете на о {\ Displaystyle {\boldsymbol {\сигма}}} а также С {\ Displaystyle \ mathbf {S}} , другой способ записать силу Лоренца (в единице объема): [13]

            Плотность мощности, связанная с силой Лоренца в материальной среде, равна

            . Если мы разделим общий заряд и полный ток на их свободные и связанных частей, получаем, что плотность силы Лоренца равна

            , где: р ф {\ Displaystyle \ ро _ {е}} – плотность свободного заряда; п {\ Displaystyle \ mathbf {Р}} – плотность поляризации; Дж ф {\ Displaystyle \ mathbf {J} _ {е}} – плотность свободного тока; а также М {\ Displaystyle \ mathbf {М}} плотность намагниченности. Таким образом, сила Лоренца может объяснить крутящий момент, приложенный к постоянному магниту магнитным полем. Плотность связанной мощности

            Уравнение в единицах СГС

            Вышеупомянутые формулы используют единицы СИ, которые являются наиболее распространенными. В более старых единицах СГС-Гаусса, которые несколько более распространены среди некоторых физиков-теоретиков, а также среди экспериментаторов в области конденсированных сред, вместо этого используется

            История

            Теория электронов Лоренца. Формулы для силы Лоренца (I, пондеромоторная сила) и уравнения Максвелла для дивергенции электрического поля E (II) и магнитного поля B (III), La théorie electromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants , 1892 , п.451. V — скорость света.

            Первые попытки количественного описания электромагнитной силы были предприняты в середине 18 века. Было высказано предположение, что сила на магнитных полюсах Иоганна Тобиаса Майера и других в 1760 г., [14] и электрически заряженных объектах Генри Кавендишем в 1762 г., [15] подчиняется закону обратных квадратов. Однако в обоих случаях экспериментальное доказательство не было ни полным, ни окончательным. Только в 1784 году Шарль-Огюстен де Кулон, используя крутильные весы, смог окончательно показать с помощью эксперимента, что это правда. [16] Вскоре после открытия Гансом Христианом Эрстедом в 1820 г. того, что на магнитную стрелку действует гальванический ток, Андре-Мари Ампер в том же году смог экспериментально вывести формулу угловой зависимости силы между два текущих элемента. [17] [18] Во всех этих описаниях сила всегда описывалась в терминах свойств материи и расстояний между двумя массами или зарядами, а не в терминах электрических и магнитных полей. [19]

            Современная концепция электрических и магнитных полей впервые возникла в теориях Майкла Фарадея, в частности, в его идее силовых линий, которые позднее были полностью математически описаны лордом Кельвином и Джеймсом Клерком Максвеллом. [20] С современной точки зрения можно идентифицировать в формулировке уравнений поля Максвелла 1865 года форму уравнения силы Лоренца по отношению к электрическим токам, [3] , хотя во времена Максвелла это не было очевидным как его уравнения связаны с силами, действующими на движущиеся заряженные объекты.Дж. Дж. Томсон был первым, кто попытался вывести из уравнений поля Максвелла электромагнитные силы, действующие на движущийся заряженный объект, с точки зрения свойств объекта и внешних полей. Заинтересовавшись определением электромагнитного поведения заряженных частиц в катодных лучах, Томсон опубликовал статью в 1881 году, в которой он дал силу, действующую на частицы из-за внешнего магнитного поля, как [5] [21]

            Траектории частиц из-за силы Лоренца

            Заряженная частица дрейфует в однородном магнитном поле.(A) Без возмущающей силы (B) С электрическим полем, E (C) С независимой силой, F (например, силой тяжести) (D) В неоднородном магнитном поле, град H

            Во многих случаях, представляющих практический интерес, движение в магнитном поле электрически заряженной частицы (например, электрона или иона в плазме) можно рассматривать как суперпозицию относительно быстрого кругового движения вокруг точки, называемой направляющим центром. и относительно медленный дрейф этой точки. Скорость дрейфа может различаться для разных видов в зависимости от их состояния заряда, массы или температуры, что может привести к электрическим токам или химическому разделению.

            Значение силы Лоренца

            В то время как современные уравнения Максвелла описывают, как электрически заряженные частицы и токи или движущиеся заряженные частицы порождают электрические и магнитные поля, закон силы Лоренца дополняет эту картину, описывая силу, действующую на движущийся точечный заряд q в присутствии электромагнитных полей. [10] [27] Закон сил Лоренца описывает действие E и B на точечный заряд, но такие электромагнитные силы не являются полной картиной.Заряженные частицы, возможно, связаны с другими силами, особенно гравитацией и ядерными силами. Таким образом, уравнения Максвелла не стоят отдельно от других физических законов, а связаны с ними через плотности заряда и тока. Реакция точечного заряда на закон Лоренца — это один аспект; генерация E и B токами и зарядами — другое.

            В реальных материалах сила Лоренца неадекватна для описания коллективного поведения заряженных частиц, как в принципе, так и с точки зрения вычислений.Заряженные частицы в материальной среде не только реагируют на поля E и B , но и генерируют эти поля. Для определения временной и пространственной реакции зарядов необходимо решать сложные уравнения переноса, например, уравнение Больцмана, уравнение Фоккера-Планка или уравнения Навье-Стокса. Например, см. магнитогидродинамику, гидродинамику, электрогидродинамику, сверхпроводимость, звездную эволюцию. Разработан целый физический аппарат для решения этих вопросов.См., например, отношения Грина-Кубо и функцию Грина (теория многих тел).

            Сила на проводе с током

            Правило правой руки для провода с током в магнитном поле B

            Когда провод, по которому течет электрический ток, помещается в магнитное поле, каждый из движущихся зарядов, составляющих ток, испытывает силу Лоренца, и вместе они могут создавать макроскопическую силу на проводе (иногда называемую силой Лапласа ). Объединив приведенный выше закон силы Лоренца с определением электрического тока, в случае прямого неподвижного провода получается следующее уравнение: , и направление которого вдоль провода, совпадающее с направлением обычного тока заряда I.

            Если провод не прямой, а изогнутый, сила, действующая на него, может быть вычислена путем применения этой формулы к каждому бесконечно малому сегменту провода d , затем складываем все эти силы интегрированием.Формально результирующая сила, действующая на неподвижный жесткий провод, по которому течет постоянный ток I, равна

            . Это результирующая сила. Кроме того, обычно возникает крутящий момент и другие эффекты, если проволока не является идеально жесткой.

            Одним из приложений этого закона является закон силы Ампера, который описывает, как два проводника с током могут притягиваться или отталкиваться друг от друга, поскольку на каждый из них действует сила Лоренца от магнитного поля другого. Для получения дополнительной информации см. статью: Закон силы Ампера.

            ЭДС

            Магнитная сила ( q v × B ) составляющая силы Лоренца отвечает за движущую электродвижущую силу (или движущую ЭДС ), явление, лежащее в основе многих электрических генераторов.Когда проводник движется через магнитное поле, магнитное поле оказывает противоположное воздействие на электроны и ядра в проводе, и это создает ЭДС. К этому явлению применяется термин «двигательная ЭДС», поскольку ЭДС возникает из-за движения провода.

            В других электрических генераторах магниты двигаются, а проводники нет. В этом случае ЭДС возникает из-за электрической силы ( q E ) в уравнении силы Лоренца. Рассматриваемое электрическое поле создается изменяющимся магнитным полем, в результате чего возникает ЭДС , индуцированная , как описывается уравнением Максвелла – Фарадея (одно из четырех современных уравнений Максвелла). [29]

            Обе эти ЭДС, несмотря на их кажущееся разное происхождение, описываются одним и тем же уравнением, а именно, ЭДС есть скорость изменения магнитного потока через провод. (Это закон индукции Фарадея, см. ниже.) Специальная теория относительности Эйнштейна была частично мотивирована желанием лучше понять эту связь между двумя эффектами. [29] На самом деле электрическое и магнитное поля являются разными гранями одного и того же электромагнитного поля, и при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой соленоидальная часть векторного поля E -поля может изменяться полностью или частично. часть B -field или наоборот . [30]

            Сила Лоренца и закон индукции Фарадея

            Сила Лоренца — изображение на стене в Лейдене

            Учитывая петлю провода в магнитном поле, закон индукции Фарадея утверждает, что индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) в проводе равна:

            Знак ЭДС определяется законом Ленца. Обратите внимание, что это относится не только к стационарному проводу , но и к подвижному проводу .

            Из закона индукции Фарадея (который справедлив для движущегося провода, например, в двигателе) и уравнений Максвелла можно вывести силу Лоренца.Верно и обратное: силу Лоренца и уравнения Максвелла можно использовать для вывода закона Фарадея.

            Пусть Σ( t ) — движущаяся проволока, движущаяся вместе без вращения и с постоянной скоростью v , а Σ( t ) — внутренняя поверхность проволоки. ЭДС вокруг замкнутого пути ∂Σ( t ) определяется как: [31]

            где

            NB: Оба d и d A имеют неоднозначность знака; чтобы получить правильный знак, используется правило правой руки, как объясняется в статье Теорема Кельвина – Стокса.

            Приведенный выше результат можно сравнить с версией закона индукции Фарадея, которая появляется в современных уравнениях Максвелла, называемой здесь уравнением Максвелла-Фарадея :

            Уравнение Максвелла-Фарадея также может быть записано в интегральной форме с использованием теоремы Кельвина – Стокса. [32]

            Итак, мы имеем уравнение Максвелла Фарадея:

            и закон Фарадея,

            . Они эквивалентны, если провод не движется. Использование интегрального правила Лейбница и того, что div B = 0, приводит к

            и использованию уравнения Максвелла Фарадея,

            , поскольку это справедливо для любого положения проволоки, это означает, что

            Закон индукции Фарадея выполняется независимо от того, выполняется ли проволочная петля жесткая и неподвижная, или в движении, или в процессе деформации, и она сохраняется независимо от того, постоянно ли магнитное поле во времени или изменяется.Однако бывают случаи, когда закон Фарадея либо неадекватен, либо сложен в использовании, и необходимо применение основного закона силы Лоренца. См. неприменимость закона Фарадея.

            Если магнитное поле фиксировано во времени и проводящая петля движется сквозь поле, магнитный поток Φ B , связывающий петлю, может изменяться несколькими способами. Например, если поле B изменяется в зависимости от положения, и цикл перемещается в положение с другим полем B , Φ B изменится.Альтернативно, если петля меняет ориентацию относительно поля B , дифференциальный элемент B ⋅ d A изменится из-за разного угла между B и d A , а также изменится Φ Б . В качестве третьего примера, если часть цепи проходит через однородное, не зависящее от времени B -поле, а другая часть цепи удерживается неподвижной, поток, связывающий всю замкнутую цепь, может измениться из-за сдвига в взаимное расположение составных частей цепи во времени (поверхность ∂Σ( t ) зависит от времени). Во всех трех случаях закон индукции Фарадея затем предсказывает ЭДС, создаваемую изменением Φ B .

            Обратите внимание, что уравнение Максвелла Фарадея подразумевает, что электрическое поле E не является консервативным, когда магнитное поле B изменяется во времени, и не может быть выражено как градиент скалярного поля, и не подчиняется теореме о градиенте, поскольку его вращение не равно нулю. [31] [33]

            Сила Лоренца через потенциалы

            Поля E и B можно заменить магнитным векторным потенциалом A и (скалярным) 90 285 электростатическим потенциалом 90

            Сила становится равной

            Используя тождество для тройного произведения, это можно переписать как

            (Обратите внимание, что координаты и компоненты скорости должны рассматриваться как независимые переменные, поэтому оператор del действует только на А {\ Displaystyle \ mathbf {А}} , не на в {\ Displaystyle \ mathbf {v}} ; таким образом, нет необходимости использовать индекс Фейнмана в уравнении выше). По цепному правилу полная производная А {\ Displaystyle \ mathbf {А}} равно:

            , так что приведенное выше выражение принимает вид:

            С v = мы можем представить уравнение в удобной форме Эйлера–Лагранжа

            где

            сила Лоренца и аналитическая механика для агранжиана

            9101 заряженная частица массой m и зарядом q в электромагнитном поле эквивалентно описывает динамику частицы с точки зрения ее энергии , а не силы, действующей на нее.Классическое выражение имеет вид: [34]

            , где A и ϕ — указанные выше потенциальные поля. Количество В знак равно д ( ф − А ⋅ р ˙ ) {\ displaystyle V = q (\ phi — \ mathbf {A} \ cdot \ mathbf {\ dot {r}})} можно рассматривать как потенциальную функцию, зависящую от скорости. [35] Используя уравнения Лагранжа, можно снова получить приведенное выше уравнение для силы Лоренца.

            Потенциальная энергия зависит от скорости частицы, поэтому сила зависит от скорости, поэтому она не является консервативной.

            Релятивистский лагранжиан равен

            Действие — это релятивистская длина дуги пути частицы в пространстве-времени за вычетом вклада потенциальной энергии плюс дополнительный вклад, который с точки зрения квантовой механики представляет собой дополнительную фазу, которую получает заряженная частица, когда она движется по векторный потенциал.

            Релятивистская форма силы Лоренца

            Ковариантная форма силы Лоренца

            Используя метрическую сигнатуру (1, −1, −1, −1), сила Лоренца для заряда q может быть записана в виде [ 36] ковариантная форма:

            где p α — четырехимпульс, определяемый как

            τ — собственное время частицы, F αβ — контравариантный электромагнитный тензор

            3 4-скорость частицы, определяемая как:

            Поля преобразуются в систему отсчета, движущуюся с постоянной относительной скоростью по формуле:

            где Λ μ α — тензор преобразования Лоренца.

            α = 1 компонент ( x -компонент) силы равен

            Подстановка компонентов ковариантного электромагнитного тензора F дает

            α = 2, 3 (компоненты силы в направлениях y и z ) дает аналогичные результаты, поэтому объединение 3 уравнений в одно:

            Это в точности закон силы Лоренца, однако важно отметить что p является релятивистским выражением,

            сила Лоренца в алгебре пространства-времени (STA)

            Электрические и магнитные поля зависят от скорости наблюдателя, поэтому релятивистская форма закона силы Лоренца может быть лучше всего представлена ​​начиная с не зависящее от координат выражение для электромагнитного и магнитного полей Ф {\ Displaystyle {\ mathcal {F}}} , и произвольное направление времени, γ 0 {\ Displaystyle \ гамма _ {0}} .Это можно решить с помощью алгебры пространства-времени (или геометрической алгебры пространства-времени), типа алгебры Клиффорда, определенной в псевдоевклидовом пространстве, [37] как

            . преобразование не было определено) форма закона силы Лоренца просто

            Обратите внимание, что порядок важен, потому что между бивектором и вектором скалярное произведение антисимметрично. При подобном расщеплении пространства-времени можно получить скорость и поля, как указано выше, что дает обычное выражение.

            Сила Лоренца в общей теории относительности

            В общей теории относительности уравнение движения для частицы с массой м {\ Displaystyle м} и заряжать е {\ Displaystyle е} , движущийся в пространстве с метрическим тензором грамм а б {\ displaystyle g_ {ab}} и электромагнитное поле Ф а б {\ Displaystyle F_ {аб}} , задается как

            Уравнение также может быть записано как

            Приложения

            Сила Лоренца возникает во многих устройствах, в том числе:

            устройства, включая:

            См.

            B C в единицах Si, B измеряется в Teslas (Символ: T). Хестенес, Дэвид. «Исчисление пространства-времени».
          • Каталожные номера

            Пронумерованные каталожные номера частично относятся к приведенному ниже списку.

            • Сервэй, Рэймонд А.; Джуэтт, Джон В. младший (2004). Физика для ученых и инженеров с современной физикой . Белмонт, [Калифорния]: Томсон Брукс/Коул. ISBN 0-534-40846-X .
            • Средненицкий, Марк А. (2007). Квантовая теория поля .Кембридж, [Англия] ; Нью-Йорк [Нью-Йорк]: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-86449-7 .

            Внешние ссылки

            Вступительный экзамен по физике

            ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ЭКЗАМЕН ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ НА БАКАЛАВРИАТ

            Процедура вступительного испытания

            1. Вступительный тест это проводится в соответствии с действующими Правилами приема в бакалавриат программ специалитета и регламента вступительных испытаний в МФТИ.

            2. Вступительный экзамен по физике имеет письменную и устную части.

            3. Вступительный экзамен состоит из четырех частей.

            4. Первые две части вступительные испытания представляют собой задания с числовым ответом. Каждая часть длится 45 минут. Первый две части вступительного испытания с использованием дистанционных технологий обучения проверяется компьютерным прибором.

            5. Третья часть вступительный тест решает задачи.Третья часть длится 90 минут.

            6. Поступление в третий письменная часть и последующая устная часть вступительного испытания зависит от успешности в первых двух письменных частях. Те, кто не допущен к третьей и четвертой частям вступительного испытания, получают оценку по первым двум частям.

            7. Четвертая часть вступительное испытание требует подготовки ответа на вопрос из вступительного испытания программе, а заявителю могут быть заданы дополнительные вопросы в рамках программы вступительных испытаний.Устная часть длится до 30 минут.

            Список тем

            1. МЕХАНИКА

            1.1. Кинематика

            Механический механизм и его типы. Вектор количества. Проекции векторов на координатные оси и действия с ними. Равномерное прямолинейное движение. Графики движения. Прямолинейно равномерно ускоренное движение. Относительность механического движения. Правило сложения скоростей. Свободное падение тела. Движение тела, брошенного под углом к ​​горизонту.Униформа и неравномерное движение по окружности. Связь между линейным и угловым скорости. Ускорение при круговом движении.

            1.2. Законы Ньютона

            Взаимодействие тел в природе. Феномен инерции. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Сила. Ньютона второй закон. Третий закон Ньютона. Динамика движения по окружности. Принцип относительности Галилея-Ньютона.

            1.3. Силы в механике

            Гравитационная сила.Закон гравитации. Сила гравитации. Вес тела. Сила реакции опоры. Невесомость и коэффициент перегрузки. Деформация тел. Упругая сила. Закон Гука. Сила трения. Движение тела под действием нескольких сил. Движение спаренных систем.

            1.4. Законы сохранения в механика

            Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Реактивный двигатель. Механическая работа и мощность. Эффективность простые механизмы.Кинетическая энергия и ее изменение. Работа силы тяжести. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей. Работа силы упругости. Потенциальная энергия деформированное тело. Закон сохранения и превращения механической энергии. Универсальный закон сохранения энергии.

            1.5. Элементы статики и гидростатики

            Элементы статики. Крутящий момент. Твердое состояние состояние равновесия. Перенос давления в газах и жидкостях. Закон Паскаля. Соединяющиеся сосуды.Атмосферное давление. Закон Архимеда. Условия плавучесть. Воздушный шар.

            2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

            2.1. Основы молекулярно-кинетической теория

            Возникновение атомистической гипотезы материи Структура и ее экспериментальное подтверждение. Основные положения молекулярно-кинетической теория. Характеристики молекул. Движение и взаимодействие молекул. Диффузия. Броуновское движение. Идеальный газ. Основное уравнение идеального газа.Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движение частиц вещества.

            2.2. Свойства газов, жидкостей и твердые вещества

            Давление газа. Уравнение идеального газа. Газовые законы. Насыщенный пар. Зависимость давления насыщенных паров от температуры. Кипячение. Зависимость температуры кипения от внешнего давления. Влажность воздуха. Абсолютная и относительная влажность. Точка росы. Структура и свойства кристаллические и аморфные тела.

            2.3. Основы термодинамики

            Внутренняя энергия. Внутренняя энергия одноатомного идеальный газ. Работа по термодинамике. Количество тепла, теплоемкость. Уравнение тепловой баланс. Первый закон термодинамики. Принцип работы тепла двигатель и его экономичность. Цикл Карно.

            3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

            2.4. Основы электростатики

            Элементарный электрический заряд. Два типа электрические заряды.Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие заряженные тела. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрический линии поля. Принцип суперпозиции полей. Проводники и диэлектрики. Однородное электростатическое поле. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости.

            Потенциальная энергия заряженного тела в униформе электростатическое поле. Потенциал поля и разность потенциалов. Напряженность поля и потенциал заряда, равномерно распределенного по сферической поверхности.

            Электрическая мощность. Конденсатор. Подключение конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля.

            3.1. Законы о постоянном токе

            Электрический ток. Условия, необходимые для наличие электрического тока. Сила тока. Электрическое напряжение. Зависимость тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС. Закон Ома для полной цепи. Сопротивление. Удельное сопротивление материал. Подключение проводников.Правила Кирхгофа для электрических цепей. Амперметр, вольтметр. Работа и мощность постоянного тока. Работа мощности источник. Закон Джоуля-Ленца.

            3.2. Магнитное поле

            Взаимодействие токов. Вектор магнитного индукция. Принцип суперпозиции магнитных полей. Магнитный индукционные линии. Сила Ампера. сила Лоренца. Магнитные свойства вещество.

            3.3. Электромагнитная индукция

            Открытие электромагнитной индукции.Магнитный поток. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции. электродвигатель сила индукции в движущихся проводниках. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

            4. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ОПТИКА

            4.1. Колебания

            Свободные и вынужденные колебания. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Математический маятник и пружинный маятник. Период их свободных колебаний. Колебательный контур.Переменный электрический ток. Активный, индуктивный и емкостные сопротивления. Закон сохранения энергии в электрических цепях. Трансформер. Резонанс в электрической цепи.

            4.2. Волны

            Волновые явления. Размножение механических волны. Длина волны. Скорость волны. Волны в среде. Звуковые волны. электромагнитный волны.

            4.3. Геометрическая оптика

            Скорость света. Закон отражения света.Индекс преломления.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.